[科普中国]-气动球阀

气动球阀是球阀配上气动执行器。

气动球阀具体分类有：不锈钢气动球阀，塑料气动球阀，卫生级气动球阀，碳钢气动球阀，二通气动球阀，三通气动球阀，四通气动球阀。

简介气动球阀是球阀配上气动执行器，气动执行器的执行速度相对较快，最快的开关速度0.05秒/次，所以通常也叫气动快速切断球阀。气动球阀通常配置各种附件，比如电磁阀、气源处理三联件、限位开关、定位器、控制箱等，以实现就地控制和远距离集中控制，在控制室里就可以控制阀门的开关，不需要跑到现场或者高空和危险地带来手动控制,在很大程度上节约了人力资源以及时间和安全性1。

气动球阀发展演变与工作原理

气动球阀只需要用气动执行器用气源旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。完全平等的阀体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。通常认为球阀最适宜直接做开闭使用。球阀的主要特点是本身结构紧凑，易于操作和维修，适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质，而且还适用于工作条件恶劣的介质，如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等。球阀阀体可以是整体的，也可以是组合式的。

简史气动球阀是由旋塞阀演变而来。它具有相同的旋转90度动作，不同的是旋塞体是球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球面和通道口的比例应该是这样的，即当球旋转90度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动。 本类阀门在管道中可任意位置安装1。

用途气动球阀的工作原理是靠旋转阀芯来使阀门畅通或闭塞。气动球阀开关轻便，体积小，可以做成很大口径，密封可靠，结构 简单，维修方便，密封面与球面常在闭合状态，不易被介质冲蚀，在各行业得到广泛的应用。
气动球阀和旋塞阀是同属一个类型的阀门，只有它的关闭件是个球体，球体绕阀体中心线作旋转来达到开启、关闭的一种阀门。
气动球阀在管路中主要用来做切断速度快、分配和改变介质的流动方向。气动球阀是一种新型阀门，它具有以下优点：
1.流体阻力小，其阻力系数与同长度的管段相等。
2.结构简单、体积小、重量轻。
3.紧密可靠，球阀的密封面材料广泛使用塑料、密封性好，在真空系统中也已广泛使用。
4.操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90°，便于远距离的控制。
5.维修方便，气动球阀结构简单，密封圈一般都是活动的，拆卸更换都比较方便。
6.在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀门密封面的侵蚀。
7.适用范围广，通径从小到几毫米，大到几米，从高真空至高压力都可应用。
8. 因为气动球阀动力源采用的是气体，一般为0.2-0.8MPa压力，相对比较安全。气动球阀如果漏气的话，相对液动、电动来说，气体可以直接排出，对环境没有污染，同时具有较高的安全性。
9.相对于手动和涡轮转动球阀来说，气动球阀可以大口径配置，（手动和涡轮转动球阀一般都在DN300口径以下，气动球阀可以达到DN1200口径。）
气动球阀已广泛应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等各部门，以及人们日常生活中。

分类浮动球气动球阀的球体是浮动的，在介质压力作用下，球体能产生一定的位移并紧压在出口端的密封面上，保证出口端密封。
浮动气动球球阀的结构简单，密封性好，但球体承受工作介质的载荷全部传给了出口密封圈，因此要考虑密封圈材料能否经受得住球体介质的工作载荷。这种结构，广泛用于中低压球阀。

固定球
气动球阀的球体是固定的，受压后不产生移动。固定球球阀都带有浮动阀座，受介质压力后，阀座产生移动，使密封圈紧压在球体上，以保证密封。通常在与球体的上、下轴上装有轴承，操作扭距小，适用于高压和大口径的阀门。为了减少气动球阀的操作扭矩和增加密封的可靠程度，出现了油封球阀，既在密封面间压注特制的润滑油，以形成一层油膜，即增强了密封性，又减少了操作扭矩，更适用高压大口径的球阀。

弹性球
气动球阀的球体是弹性的。球体和阀座密封圈都采用金属材料制造，密封比压很大，依靠介质本身的压力已达不到密封的要求，必须施加外力。这种阀门适用于高温高压介质。
弹性球体是在球体内壁的下端开一条弹性槽，而获得弹性。当关闭通道时，用阀杆的楔形头使球体涨开与阀座压紧达到密封。在转动球体之前先松开楔形头，球体随之恢复原原形，使球体与阀座之间出现很小的间隙，可以减少密封面的摩擦和操作扭矩。
气动球阀按其通道位置可分为直通式，三通式和直角式。后两种球阀用于分配介质与改变介质的流向1。

特点气动球阀有O型球阀和V型球阀之分。O型球阀采用浮动式结构，球芯为精密铸件，外表镀硬铬处理，阀座采用增强聚四氟乙烯材料，流道口与管道口径相同，流通能力极大，流阻极小，关闭时无泄漏，一般做开关阀使用，特别适用于高粘度；V型球阀采用固定式结构，球芯上开有V型切口，可实现剪切含纤维、颗粒状介质。根据工艺设备不同可选用气动或电动执行机构，分别组成气动球阀和电动球阀，其中气动球阀如要实现比例调节须配阀门定位器电动球阀如要实现比例调节须选电子式电动执行机构或配伺服放大器等1。

使用维护1、 范围：本说明书适用于法兰连接端的电动（或气动）球阀。
2、 组成：由电动（或气动）执行机构与球阀阀体部分组成，其连接靠支架和连接轴。
3、使用限制
1)温度和压力限制
2)铭牌显示有球阀在最大和最小操作温度下所允许的最大操作压力。
3)使用PTFE或RTFE材质的阀座和密封件，操作温度应在150度到200度之间。其他类型的阀座和密封件的操作温度，应受到检核。
4)低温阀的公称压力等级 (PN)，可表明阀在正常温度状态下的最大工作压力。（例如：PN4.0，表明其操作温度在－290C～380C时的最大工作压力为40 Bar(4.0MPa)）。
5)电动或气动执行机构的注意事项参见其相应的说明书。
4、 安装
1)取掉法兰端两边的保护盖，在阀完全打开的状态下进行冲洗清洁。
2)安装前应按规定的信号（电或气）进行整机测试（防止因运输产生振动影响使用性能），合格后方可上线安装（接线按电动执行机构线路图）。
3)准备与管道连接前，须冲洗和清除干净管道中残存的杂质（这些物质可能会损坏阀座和球）。
4)在安装期间，请不要用阀的执行机构部分作为起重的吊装点，以避免损坏执行机构及附件。.
5)本类阀应安装在管道的水平方向或垂直方向。
6)安装点附近的管道不可有低垂或者承受外力的现象，可以用管道支架或者支撑物来消除管线的偏离。
7)与管道连接后，请用规定的扭矩交叉锁紧法兰连接螺栓。
5、操作和使用
1)操作前须确认管路和阀已被冲洗过。
2)阀的操作按执行机构输入信号大小带动阀杆旋转完成：正向旋转1/4圈(90°）时，阀关断。反向旋转1/4圈(90°)时，阀开启。
3)当执行机构方向指示箭头与管线平行时，阀门为开启状态；指示箭头与管线垂直时，阀门为关闭状态。
6、 维修
拥有较长的使用寿命和免维修期，将依赖以下几个因素：正常的工作条件、保持和谐的温度/压力比，以及合理的腐蚀数据。

试验压力气密封试验 ：0.5～0.7
工作温度 ：PTFE≤150℃ PPL≤300℃ 碳纤≤350℃
适用介质 ：水、油、蒸汽 P：硝酸类（温度≤200℃ ） R：醋酸类（温度≤200℃ ）
设计、制造：GB/T12237-89
法兰连接：JB/T79-94、GB9113-2000
结构长度：GB12221-89
公称通径：DN15~DN150mm
公称压力：PN1.6、2.5、4.0MPa1

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学